¿Sexo o género?

Las personas "intersex" cuyos cuerpos no responden a los prototipos masculino y femenino, presentan un desafío. ¿Se debe "corregir" su sexo al nacer? ¿O dejar que lo elijan (o no) en la madurez? En la entrada de hoy vamos a hablar de dos síndromes los cuales afectan a los cromosomas sexuales. Estos son el Síndrome de Klinefelter y el Síndrome de Turner. 

El primero es una anomalía cromosómica que consiste en la existencia de dos cromosomas X y uno Y, debido a una alteración genética que tiene lugar en el proceso de meiosis. En dicho proceso se da una separación incorrecta de los cromosomas homólogos y las células hijas (gametos) diploides. Con menos frecuencia puede darse también en las primeras divisiones del cigoto.

El sexo de las personas está determinado por los cromosomas X e Y. Los hombres tienen los cromosomas sexuales XY y las mujeres los cromosomas sexuales XX. En este síndrome el hombre aumenta como mínimo un cromosoma X extra dando en el 75% de los casos un cariotipo tipo (47=XXY). No obstante, aproximadamente un 20% de los casos son mosaicos cromosómicos como por ejemplo los cariotipos 48(XXXY) o 49(XXXXY) en el 5% de los casos. 

Los individuos que padecen el síndrome de klinefelter presentan:

1. Los bebes presentan una musculatura menos desarrollada, lo que les hace más torpes al gatear y empiezan a andar más tarde. Y aún teniendo un coeficiente intelectual normal tardan más en aprender a leer y escribir y pueden presentar dificultades de lenguaje. 
2. Los adultos presentan una estatura mayor que los padres y la media de la población, al igual que la largaría de las piernas y los brazos en relación tamaño cuerpo. Son más propensos a la acumulación de grasa subcutánea y por tanto a engordar (caderas, muslos y brazos, típico de las características femeninas)
3. Tienen la cara redondeada, con rasgos propios de ambos sexos (dimorfismo) 
4. Presentan mamas agrandadas (ginecomastia)
5. Pueden tener alteraciones morfológicas en los genicales como micropene, descenso inadecuado de uno de los dos testículos (criptorquidia)...
6. Tienen escasez de vello en todo el cuerpo y en el pubis menos de lo habitual
7. Son estériles, no pueden producir gametos, al igual que pueden presentar una reducción del deseo sexual.
8. Tienen una mayor propensión de padecer enfermedades autoinmunes como cancer de mama, osteoporosis o problemas dentales. 

Esta alteración genética se agudiza entre los 14 y 21 años. Cuanto mayor sea el numero de cromosoma X mas pronunciados son los síntomas. Cabe decir que hay hombres que no saben que presentan dicha condición hasta que en la edad adulta encuentran que tienen problemas de infertilidad. 

Se cree que Carlos II de España sufrir dicho síndrome debido a los sucesivos matrimonios endogámicos de sus antepasados. 

En la actualidad se dispone de algunos tratamientos que pueden contrarrestar parte de las características propias del síndrome de Klinefelter. Así por ejemplo un tratamiento de sustitución hormonal de la testosterona desde la pubertad puede facilitar que su cuerpo adquiera un aspecto mas musculoso y masculino o que crezca vello facial. Y la ginecomastia puede corregirse mediante cirugía. Por otra parte, se ha conseguido que los hombres XXY puedan tener hijos mediante técnicas de fecundación in vitro, al poderse obtener material espermático mediante cirugía. 

El segundo síndrome del que vamos a hablar hoy es el síndrome de Turner.
Este caso se da en las mujeres cuando les falta un cromosoma, presentando un cariotipo de tipo 45(X).


Los bebes que padecen el síndrome presentan pies hinchados y cuello ancho.
Las adolescentes presentan un desarrollo retrasado de la pubertad, baja estatura, tórax plano, párpados caídos, ausencia de menstruación, sequedad vaginal e infertilidad. Estas mujeres, además, son propensas a padecer artritis, escoliases, diabetes y obesidad, entre otros.

Existen dos teorías que intentan explicar esta anomalía cromosómica (pérdida de uno de los cromosomas sexuales): 

• La teoría meiótica dice que durante la formación del óvulo o los espermatozoides (gametogenesis), alguno de ellos pudo haber sufrido un error y llevar, por esta razón, un cromosoma sexual menos. Si el óvulo, o bien el espermatozoide, ha sufrido esta perdida cromosómica, el individuo que se forme a partir de la fertilización portará este error cromosómico. 

Imagen que representa el proceso de meiosis. En la segunda se aprecia  cómo se dan
dos gametos (izq) uno con un cromosoma más (24) y otro con un cromosoma menos (22)

La teoría mitótica afirma que la perdida de uno de los cromosomas no se produce en los gametos (óvulo o espermatozoide) sino que se origina mas tarde, durante el primer periodo del desarrollo embrionario (en las primeras semanas de gestación). Esto explicaría el mosaicismo presente en muchas de estas pacientes; es decir, la existencia en un mismo individuo de células con un contenido genético y cromosómico diferente, teniendo poblaciones celulares con un solo cromosoma X y poblaciones con dos de ellos. Las investigaciones más recientes apoyan esta última teoría y no la primera.

Información curiosa sobre la herencia ligada al sexo:

En los invertebrados el mecanismo de determinación del sexo es muy variado. En la mosca Drophila, los machosson XY, pero el cromosoma Y es más grande que el X, en las arañas, hay varias parejas de cromosomas sexuales; en las abejas y hormigas, los machos tienen la mitad de cromosomas (numero haploide) que las hembras (núme-ro diploide), y no se aprecia diferencia entre cromosomas sexuales y autosomas.

Abejas, hormigas avispas y demás insectos sociales, viven el poblaciones en las que una sola hembra fértil pone miles de huevos de los que aparecen diferentes individuos según las necesidades de la población:hembras fértiles (reinas), hembras estériles (obreras), machos fértiles o machos estériles (soldados). Por eso, el mecanismo de distribución de sexos no ha de centrarse en la igualdad de frecuencias de los dos sexos, sino en la posibilidad de variar dicha frecuencia teniendo en cuenta las necesidades de la población. Si la población necesita más hembras, la reina pondrá más huevos fecundados, y si necesita más machos, podrán más huevos sin fecundar (el que machos y hembras sean fértiles o no, depende de la alimentación que se suministre a las lar-vas en desarrollo). En el caso de abejas y avispas, el mecanismo por el que la reina consigue que los huevos pues-tos sean fecundados o no, consiste en la elección de la celdilla donde se depositan los huevos: si la celdilla es estrecha, al introducir el abdomen en ella, las paredes de la celdilla presionarán sobre él y la bolsa donde se reservan los espermatozoides depositados por el macho en el apareamiento liberará espermatozoides para fecundar al óvulo durante su salida; si la celdilla es ancha, la hembra deposita su óvulo en la celdilla sin que sea fecundado, pues no es presionada la bolsa donde se reservan los espermatozoides.

Podemos preguntarnos: ¿Existe el sexo intersexual? Con la entrada de hoy podemos afirmar rotúndamente que sí. 

Mis agradecimientos a Stella Landeira por su colaboración en esta entrada. 

Los misterios de la muerte benéfica

Autofagia y Apoptosis, dos procesos que se siguen investigando actualmente. Hoy dedico el post a:

"Todas aquellas celulas que se autoprodujeron la apoptosis, también conocida como muerte celular, o dejaron que la autofagia siguiera hasta el final... 

por el BIEN DE NUESTRO ORGANISMO"

        Como ya sabemos la autofagia consiste en la digestión de material de origen endógeno, es decir, de partes de la célula. Para ello, un orgánulo defectuoso se rodea de membranas procedentes del Retículo Endoplasmatico, formándose un autofagosoma. El autofagosoma se fusiona con el lisosoma (autofagolisosoma)  y se inicia la digestión.

         La autofagia está relacionada con el recambio de los componentes celulares; por autofagia se destruyen los componentes celulares defectuosos o que ya no son necesarios para la célula; como por ejemplo proteínas erosionadas, orgánulos averiados y microorganismos invasores. La autofagia podría haber surgido en respuesta a la inanición, como rudimentario mecanismo de defensa inmunitaria o ambas cosas. 

Ejemplos de las distintas razones por las cuales nuestra celula produce autofagia;

-          La autofagia asegura la nutrición en condiciones desfavorables (ayuno), viviendo la célula de sus propios materiales.

-          También interviene en la destrucción de tejidos y órganos durante la metamorfosis de los insectos y anfibios.

-          Cuando la sangre recibe sustancias tóxicas liposolubles, los hepatocitos sintetizan grandes cantidades de enzimas de destoxificación y su RE liso aumenta en unos pocos días. Una vez eliminada la sustancia tóxica, el exceso de RE liso se destruye por autofagia.

-          Si el mecanismo se mantuviera operativo, ese mecanismo retrasaría el envejecimiento.

Autofagia y Heterofagia Dibuix Explicatiu

Por otro lado; la apoptosis es una destrucción o muerte celular programada o provocada por el mismo organismo, con el fin de autocontrolar su desarrollo y crecimiento, está desencadenada por señales celulares controladas genéticamente. La apoptosis tiene una función muy importante en los organismos, pues hace posible la destrucción de las células dañadas, evitando la aparición de enfermedades como el cáncer, consecuencia de una replicación indiscriminada de una célula dañada. 

Una de las funciones de la apoptosis por ejemplo es la diferenciación de los dedos humanos durante el desarollo embrionario requiere que las células de las membranas intermedias inicien un proceso apoptótico para que los dedos puedan separarse.

Proceso de Apoptosis

Las células inducen la apoptosis por varias razones; todas por el bien del organismo:

•          El cuerpo genera más células de las que necesita, por lo que deben ser eliminadas.
•          Una célula que ha dejado de funcionar correctamente, puede suicidarse para dejar sitio a las más jóvenes.
•                       También puede promoverse el suicidio de una célula cancerosa. (Es uno de los mecanismos de acción de la quimioterapia, lo difícil es que solo active la apoptosis en aquellas células cancerosas.

           Los procesos de autofagia y apoptosis estan muy relacionados. Ambos procesos se coordinan de la siguiente manera. Una de las proteínas que da la señal para que comience la autofagia, se une a una proteína que evita el inicio de la apoptosis. Las decisiones de “vida o muerte” se toman en función de que se intensifiquen o se rompan los enlaces entre las dos proteínas. 

           Porque es tan importante que estos dos procesos esten relacionados;

     Las mitocondrias, por ejemplo, son orgánulos que mandan señales a otras partes de la célula para que inicien la apoptosis. Una mitocondria defectuosa puede causar estragos si activa la apoptosis en el momento equivocado o, lo que es peor, el fallecimiento celular indiscriminado que llamamos necrosis. Ya que entre los productos de la actividad mitocondrial se encuentran las especies reactivas del oxígeno (ERO); iones oxígeno y otros fragmentos moleculares basados en oxígeno.

 Las mitocondrias liberan también el citoplasma ERO, que como su nombre indica, tienden a reaccionar con numerosas moléculas. En una célula sana los niveles de ERO se mantienen bajo control por medio de moléculas antioxidantes que reaccionan con las ERO. Pero la liberación de grandes cantidades de ERO supone un riesgo de contraer cáncer, porque las ERO que alcancen el núcleo pueden incluir alteraciones genéticas malignas. 

Es la autofagia la que debe eliminar de la célula las mitocondrias que no funcionen bien. Los autofagosomas retiran del citoplasma las mitocondrias dañadas y otros orgánulos, se aseguran de que sean destruidos antes de que introduzcan una muerte celular programada.

La autofagia y la apoptosis son un tema de actualidad en la biología celular y en el estudio del desarrollo de los organismos, así como en la investigación de enfermedades tales como el cáncer. Un ejemplo de esto seria los premio Nobel del anño 2002 para Fisiología o Medicina fuese otorgado a Sydney Brenner (Gran Bretaña), H. Robert Horvitz (EUA) y John E. Sulston (GB) "por sus descubrimientos concernientes a la regulación genética del desarrollo de órganos y la muerte celular programada"

Oliver Sacks, Divulgador dels Misteris de la Ment

Oliver Wolf Sacks (Londres, 1933-Nova York, 2015) és sobretot conegut com neuròleg i com a divulgador dels misteris de la ment, als quals va dedicar llibres com Despertessis o L'home que va confondre la seva dona amb un barret, basats en casos de pacients neurològics als quals havia tractat, però transformats d'alguna manera en històries, en una narrativa per a ús de bons lectors. El seu estil brillant, profund i transparent es pot considerar ja un clàssic de l'escriptura científica del segle XX, entre una llista molt curta d'autors que han transcendit la nefasta frontera entre les lletres i les ciències que pugna des de fa segles per convertir-nos a tots en uns ignorants funcionals.

Avui, parlarem del llibre L'home que va confondre la seva dona amb un barret i contarem algunes histories d'aquest sorprenent llibre, com a homenatge aquest magnific autor.

La primera historia s'anomena: Mans 

Madeleine J. ingressà al Hospital St. Benedit, prop de Nova York en 1980. Tènia 60 anys, ceguera congènita amb paràlisi celebrar. La seua família li havia cuidat a casa durant tota la seua vida. Tenia moviments involuntaris amb les dues mans, i tothom pensava que a causa de una fallada en el desenrotllament de la vista. Per aquesta raó Sacks esperava trobar-la en un estat de retard i regressió. 

Però no va ser així, sino al contrari. Era una dona animosa de cultura i intel·ligència excepcional. El Dr. Sacks li va preguntar si havia llegit perquè sabia massa i ella li va contestar que no, que a ella rellegien. La senyora Madeleine deia que les seues mans eren unes masses miserables i inútils de pasta i que no les sentia com a part d'ella.


Encara que la paràlisi cerebral no sol afectar les mans les de la senyoreta J. eren lleugerament espasmòdiques, la senyora J. va identificar immediatament i correctament el dolor, la temperatura... No hi havia cap trastorn en la sensació elemental, però hi havia un profundíssim trastorn de la percepció.

No era capaç de reconèixer o identificar res. El Dr. Sacks li va posar en les mans molts objectes, no podia identificar i no explorava, les seues mans eren, tan inactives, tan inerts, tan inútils, com bé deia la senyora J. masses de pà. El Dr. Sacks no veia l'explicació. Va pensar que això se devia al fet que no les havia utilitzat mai perquè havia estat mimada, cuidada i protegida des del seu naixement, si era així però podria aprendre ara la senyora J. a usar-les? S'havia descrit, o intentat, açò alguna vegada?

El primer impuls tenia que sortir d'ella mateixa, és per això que el Dr. Sacks va demanar que el menjar se li posara més lluny i un dia va passar Madeleine va estirar un braç, va tantejar, va agafar una rosca de pa i se la va portar a la boca. La rosca de pa la va identificar com un pa redó amb un forat al mig; un tenidor com un objecte pla allargat amb diverses dents agudes. Però després d'aquest anàlisi va donar pas a una intuïció immediata, i va ser reconeixent els objectes instantàniament com el que eren, com immediatament familiars pel seu caràcter va ser reconeixent-los immediatament com únics. Després d'açò el progrés va ser ràpida ara esperonada per una fam nova, es llançava a explorar, a tocar, el món sencer.

Va terminar sent artista, ja que ara podia modelar tot el que sentia, sense ulls però amb les seues mans...

La segona historia que anem a contar és la que li dona nom al seu llibre:

 L'home que va confondre la seva dona amb un barret

Comença comptant la història d'un gran músic, que actualment era un professor de música, cridat Dr.P, aquest havia perdut gradualment la capacitat de diferenciar les cares. Passats tres anys se li va detectar diabetis per la qual cosa va haver d'anar a l'oftalmòleg, que li va recomanar que visitar un neuròleg perquè els problemes venien de les zones visuals del cervell.

La primera visita amb Dr. Sacks va ser un tant estranya perquè el Dr. P no pareixia tindre res que li afectarà la vista, però el Dr. Sacks si és va donar compte que sols és fixava en els detalls (ulls, boca, etc.) quan parlava amb ell. El Dr. Sacks va abandonar un moment la sala per a parlar amb l'esposa del Dr. P i quan va tornar va veure al Dr. P mirant per la finestra, l'interessant era que ell no veia molt bé però pels sons sabia tot el que estava passant ací fora. 

Després de açò, el Dr. Sacks li va fer unes quantes proves (per als reflexos, li va ensenyar unes fotos...) ; després de fer les proves va descobrir que el Dr. P no veia molt bé per l'ull esquerre i només es guiava per l'oïda; és per aquesta raó per la que analitzava els destalls de les persones i no les podia vore com un conjunt. 

Al final de la visita va succeir una confusió, el Dr. P anava a posar-se el seu barret, en compte d'això, va agafar la seua dona i intentava posar-se-la com si ella fóra el barret. Els dos actuaren amb normalitat, el que dona a entendre que era una situació normal per d’ells. El Dr. Sacks és queda fascinat i encuriosit és per això que demana anar a vore-lo a sa casa.

Al cap d'uns dies, el Dr. Sacks va ser a casa del Dr. P per a veure com es desembolicava; va seguir fent-li unes quantes proves, esta vegada li va ensenyar uns poals, la baralla, un llibre de caricatures, el Dr. P reconeixia tot per qualsevol tret que caracteritzava eixa persona. Més tard, va posar una pel·lícula sense so i el Dr. P no va ser capaç ni d'identificar el sexe dels personatges ni els seus sentiments, i tampoc ho va fer amb fotos.

Finalment; Dr. Sacks arriva a la conclusió de quel Dr. P era com una espècie d'ordinador, no reconeixia les coses visualment, construïa un món per mitjà de trets distintius i relacions esquemàtiques. Després es van assentar en la taula per a prendre café i galletes, el Dr. Sacks va preguntar-li a l'esposa del Dr. P; com es vestia, menjava...ella va contestar que això ho tenia de fer cantussejant, sinó perdia el fil. 


Després d’aquesta trobada, no és van vore mai més. Però el Dr. Sacks va concluir que el Dr. P només vivia per a la música, per això tenia tan desenrotllat l'oïda, hi era ella la raó per la qual podia fer una vida normal.

Espere que aquestes dos històries us hagen evocat la passió que tenia Oliver Sacks pel sentiment científic de la cerca, i us anime a llegir els seus llibres. 

Per últim; us enllace la carta que va escriure uns mesos abans de la seua mort on és pot veure el seu esperit lliure i la seua indubtable amabilitat.

Bioluminescència

La bioluminescència és la producció de llum per part d'organismes vius. La paraula prové del grec (bíos) que se significa ‘vida’ i del llatí lumen que significa ‘llum’.

Platja de Baya (Puerto Rico)

La primera descripció d'un organisme bioluminescent data de molt antic i es deu a Cayo Plinio Segon el Vell que va descriure en el seu Naturalis història (Història natural, una extensa enciclopèdia de 160 toms, dels quals es conserven 37 ), l'existència d'unes meduses a la badia de Nàpols que resplendien amb una tonalitat verdosa en ser exposades a la llum solar.

Aquesta llum es genera gràcies a una reacció química, en la qual una substància -la luciferina-, pateix una oxidació catalitzada per l'enzim luciferasa.  Per tant, es produeix una conversió d'energia química a energia lumínica. Es tracta d’un fenomen que es pot trobar en organismes molts diferents, bacteris, fongs, protoctists, cucs, mol·luscos, crustacis, peixos... I entre aquests grups destaquen especialment les espècies de les profunditats marines, ja que la gran majoria produeixen llum (es estima que un 90%).

Procés de conversió d'energia química a energia lumínica

És necessari diferenciar els tipus de bioluminiscència, ja que pot ser 

1. Intercel·lular: generada per cèl·lules especialitzades del propi cos, pròpia de calamars
2. Extracel·lular: les seues glàndules expulsen reactius que formen una mena de núvols lluminosos 
3. Simbiosi amb bacteris luminescents: els bacteris luminescents emmagatzemen en petites capitats anomenades fotòfors.

Ara veurem una pregunta que concerní;

¿Com fan llum aleshores les empuries?

Tenen uns orgànuls davall de abdomen on tenen els orgànuls lumínics i les cèl·lules especialitzades necessàries on és crea una reacció química que crea llum . Consisteix en una reacció enzimàtica on l'energia transferida de escissió de l'ATP al AMP, i la presència de l'oxigen; fa que la luciferina experimente una descarboxilació oxidativa que produeix llum. Més tard la luciferina descarboxilada i oxidada és recicla mitjançant una serie de processos químics.

Per últim explicarem quines son les funcions de la Bioluminescència en organismes;

• Atraure i defendre de presses

Alguns organismes tiren partícules brillants a la mar per confondre els seus atacants. Aquestes particules s'uneixen a la pell de l'atacant i el fan visible per la seua presa.

És utilitzada com senyal per atraure al les presses de alguns animals de aigua ( Ex: el rape), que tenen una apèndix colgant que esta unida al cap del peix, atraient els animals que estan a poca distancia del depredador.

Dibuix animat d'un rape de la película "Buscant a Nemo"

• Reproducció

Les empuries, de les quals hem parlat abans generen llum al seu abdomen quan senten atracció sexual, i a més a més, tenen direcció d'ona i de freqüència depenent on la espècie.

Alguns tipus de fongs creen la llum, amb el fi de atraure insectes i així; dispersen les espores.

Fongs bioluminescents 

Mentre que la majoria de bioluminescència marina és de color verd o blau, el Dragonfish Negre produeix una resplendor vermell. Aquesta adaptació permet als peixos visualitzar espècies juvenils vermell-pigmentades, que són normalment invisibles en el fons dels oceans, on la llum vermella ha estat filtrada per la columna d'aigua.

Dragonfish

• Camuflatge

Certs calamars i petits crustacis utilitzen mescles químiques bioluminiscents o suspensions bacterianes de la mateixa forma en què alguns calamars fan ús de la seva pròpia tinta. Un núvol de material luminescent és expulsat, amb el propòsit de distreure o repel·lir un possible depredador, mentre l'animal s'escapa a un lloc segur.

Per acabar us recomane vore aquest video, com una mena de resum i també perquè explica molts casos de bioluminescència (és en angles però és pot entendre).

Bioluminescence!

Aquest post ha sigut escrit per; Nerea Torralba, Irene Aledón i Clara Climent.

l'origen de la vida (III): LUCA

És creu que tots els organismes que viuen actualment sobre la Terra deriven de una única cèl·lula primitiva, denominada LUCA (Last Universal Common Ancestor - L'últim Avantpassat Universal Comú). Va sorgir aproximadament fa uns 3500 milions d'anys, i va haver de ser una cèl·lula de tipus procariota (bacteris), ja que careixia de nucli.

La hipòtesis de que hi ha una única cèl·lula primitiva va començar amb el llibre L'origen de les especies que va publicar Charles Darwin on deia que sols hi havia hagut un progenitor per totes les formes de vida.

«... He ingerir l'analogia que probablement tots els éssers orgànics que han viscut en aquesta terra han descendit d'una forma primordial, en la qual la vida respirava primer»  

Darwin, Charles. On the Origin of Species. London: John Murray, Albemarle Street. 1859. Pg. 484 and 490.

 Però va ser en als 60, quan es va descobrir el codi genètic que és va a començar a valorar un avantpassat comú. El fet de que el codi genètic segueix universal per totes les formes de vida ens indica que estan relacionats.

Representació del arbre de la vida.

On la síntesi prebiòtica de molècules, l'aparició i formació de les macromolècules (com vam parlar en el post anterior), van donar origen a la primera cèl·lula procariota. Així que podem situar LUCA com l'origen de l'arbre de la vida, que donarà origen a l'aparició i diversificació dels tres dominis (bacteris, arqueobacteris i eucariotes) que poblen el planeta. Per aquestes raons també sabem que LUCA va tindre que suportar les condicions extremes de la Terra Primitiva (pH, temperatures, etc.).

No obstant això, hi ha una àmplia varietat d'opinions respecte a l'estat cel·lular i la complexitat d'aquest organisme. Entre elles estan: la seva manera d'aparició, l'evolució del seu metabolisme i la naturalesa del seu material genètic. És per aquesta raó, que és fan moltes investigacions per poder trobar respostes.

Una de les ultimes investigacions va ser sobre l'anàlisi del genoma amb el qual és coneixen les característiques del organisme. Avui dia, hi ha una gran quantitat de genomes seqüenciats i per tant coneixem el contingut genètic dels descendents de LUCA. Amb aquestes seqüències genètiques conegudes és possible comparar-les entre elles, permetent realitzar una distribució dels gens amb un origen en comú i distribuir així filogenèticament als diferents organismes. Un cop realitzada aquesta distribució s'estudien aquestes proteïnes i avaluar quins components van poder derivar de l'ancestre en comú.

Va ser Carl Woese, microbiòleg nord-americà, qui va seguir l'anàlisi dels genomes fins a la seqüenciació de l'ARN ribosomal 16S i 18S, que comparteixen tots els éssers vius del planeta i que gairebé ha variat. Ell va ser qui va descobrir el domini de les arquees. A més, va proposar el domini dels bacteris com el principi de l'arbre de la vida. Posteriorment, es va debatre aquesta hipòtesi i es va proposar a LUCA com un organisme protoeucariota, és a dir, un avantpassat de la línia cel·lular amb una entitat ben diferent dels bacteris i arqueges. Això vol dir que si LUCA va ser l'avantpassat comú es tractaria d'un organisme ancestral complex, per tant hi va haver abans una sèrie de fases evolutives a nivell cel·lular o precelulares, amb una menor complexitat.

Representació de com seria LUCA

És molt difícil arribar a un consens sobre LUCA, no sols per les diferents hipòtesis que és proposen, sino perquè la majoria envolten gran incògnites. Però seria gracies a LUCA que és van crear les primeres cèl·lules procariotes  que degueren ser heteròtrofes, és a dir, s'alimentaven de sopa primitiva i obtenien l'energia per fermentació. Poc a poc, l'augment d'aquestes cèl·lules va produir variacions, ja que el medi (la sopa primitiva) s'anava quedant empobrida, la variació d'aquesta cèl·lula primerenca que podia utilitzar el diòxid de carboni i la llum com a font d'energia va sobreviure (primeres cèl·lules fotosintètiques, encara que no alliberaren oxigen al principi). Va ser quan les cèl·lules procariotes fotosintètiques començaren a alliberar oxigen que l'atmosfera va canviar. Fa uns 1800 millions de anys, ja hi havia una gran quantitat necessària d'oxigen a l'atmosfera, i s'havia creat la capa d'ozó (que absorbeix els raig ultra violetes que destruïen els organismes), que va possibilitar la vida a zones més superficials de mars. És a dir, la presència d'oxigen va suposar importants adaptacions moleculars, sobretot va permetre captar l'oxigen en el metabolisme (reaccions oxidatives). Així va sorgir la respiració anaeròbia (que proporciona molta més energia) i els bacteris anaeròbics. En conseqüència és van poder formar cèl·lules eucariotes, i l'evolució a organismes pluricel·lulars.

 En conclusió, encara que no sabem respondre a totes les incògnites sobre LUCA, cada vegada estem més propers al origen de la vida.

l'origen de la vida (IV): Teoria endosimbiòtica

Fa uns 1500 milions d'anys les cèl·lules eucariotes van aparèixer per les raons que esmentaren en el post anterior. Les cèl·lules eucariotes procedeixen de una cèl·lula procariota ancestral anaeròbia que va augmentar les seues dimensions i adquirint progressivament membranes internes, per les invaginacions de la membrana plasmàtica, i la formació del nucli i els orgànuls ( com el reticle endoplasmàtic, lisosomes, l'aparell de Golgi, etc.). Aquesta cèl·lula eucariota primitiva de gran grandària s'alimentava de altres cèl·lules per la això segurament tindria citoesquelet també. La teoria que sosté aquest procés és diu; teoria endosimbiòtica formulada per Lynn Margulis.

Lynn Margulis

Lynn Margulis, una biòloga nord-americana i catedràtica d'universitat, va difondre la teoria endosimbiòtica, que com hem explicat abans explica l'origen de les cèl·lules eucariotes per d'incorporació d'una cèl·lula dins d'altra. La inclusió d'una cèl·lula procariota dins una altra cèl·lula hauria originat orgànuls energètics com els mitocondris i els cloroplasts i la prova directa de açò seria  que tenen un DNA propi.

Els mitocondris i cloroplast serien orgànuls que evolucionaren a partir de bacteris que van ser fagocitats a la cèl·lula ancestral.



Segons aquesta teoria, els mitocondris apareixerien en la cèl·lula gracies a la relació simbiòtica on els dos obtenien benefici, la cèl·lula i el bacteri aeròbica de la qual prové el mitocondri, i els dos és convertiren en indispensables per a la vida d'un i del altre. És crea una relació simbiòtica, perquè gracies al mitocondri la cèl·lula va obtindre la capacitat de realitzar la respiració anaeròbia (obtindre molta més energia), i el mitocondri obtenia el "combustible" necessari per fer les seues funcions de la cèl·lula.

Els cloroplasts, segons la teoria, és van adquirir més tard (fa uns 1750 milions d'anys), ja que les cèl·lules ja posseïen els mitocondris quan és va produir la fagocitosis de bacteris fotosintètics, que també crearen una relació simbiòtica. Va ser aquest grup de cèl·lules eucariotes fotosintètiques del qual és formaren els diversos grups vegetals.

Els factors que potencien aquesta teoria no és sol l'ADN paregut al bacterià que posseeixen el mitocondris i cloroplast, si no també la presència de ribosomes de tipus bacteri, que fa que és divideixen paregut als bacteris. A més a més el genoma d'aquest orgànuls està organitzat com el dels bacteris, és circular i es troba lliure sense cap coberta. Altre factor no tant important és la similitud morfològica i   l'estructura de dobles bicapes lipídiques que també és semblant a la de alguns bacteris.

En conclusió, gracies al major rendiment energètic pel seu metabolisme aeròbic, les cèl·lules eucariotes s'associaren formant colònies, que cada vegada més coordinades donaren lloc, fa uns 650 milions d'anys, als primers organismes pluricel·lulars.

Representació de la teoria endosimbiòtica.

Ací teniu un video resum, i també una entrevista amb Lynn Margulis 

l'origen de la vida (II) Les macromolècules

Gràcies a la ciència actual i a tots els experiments que s'han anant fent des de els anys 50, podem afirmar que la vida al nostre planeta va sorgir espontàniament al que podem anomenar "Terra Primitiva" (com vam explicar al post anterior).

Dibuix representatiu de la terra primitiva

Després de estudiar les circumstancies propícies de la terra primitiva i les condicions ambientals per les quals les petites molècules inerts (sopa primitiva prebiòtica)  van sofrir reaccions químiques que conduirien a desenvolupar una progressiva complexitat en elles. Ens fem una pregunta; ¿Quines van ser les macromolècules que van originar la vida?

Els organismes vius estem formats amb macromolècules que és construeixen a partint d'estructures més simples. Un exemple de açò serien les proteïnes que són simples cadenes de aminoàcids, però elles són les responsables de la major part de les estructures i de les accions vitals. Podríem dir que les proteïnes i els àcids nucleics són els compostos més importants per explicar l'aparició dels primers organismes.

Les característiques dels àcids nucleics els fa indispensables per la vida. L'estructura particular en la qual una cadena de pentoses-fosfat esta unida a una part variable com són les bases nitrogenades, però que també pot ser constant si és uneix complementariament per parelles ( Adenina-Timina, Adenina-Uracilo, Guanina-Citosina). Per aquesta raó són portadors de la informació genètica, que passarà per la transcripció a la traducció a les proteïnes .

Però, ací esta el gran dilema. Per la replicació d'àcids nucleics fa falta també un concurs de proteïnes, ja que aquestes aporten les seues propietats catalitzadores de reaccions químiques. És a dir, els dos és necessiten mutualment; les proteïnes necessiten la informació dels àcids nucleics per la la seua formació i repetició, i els àcids nucleics necessiten de les propietats de les proteïnes per poder formar-se en estructures més complexes (ADN i ARN).

Estructura del APN

Per poder resoldre-lo, és repassaren les propietats de cadascú. Encara que en l'ADN no hi ha inestabilitat química, perquè si no s'utilitzaria com magatzem de material genètic, hi ha petites molècules de ARN funcionals (com ARN transmissor). Aquestes, pateixen de inestabilitat química, però també tenen propietats catalitzadores, i contribueixen tant al plegat de molècules de ARN com de proteïnes. D'aquesta manera és va trobar un nou tipus de macromolècula; anomenada àcid peptidinucleic (APN)

Com és pot observar a l'estructura del dibuix, presenta: bases nitrogenades penjades lateralment de un polipèptid. Gracies a aquesta estructura tindrà les següents característiques; 

- Gran versatilitat ja que permet la fusió de dos cadenes entre les bases complementaries (A-T, A-U, C-G) per ponts d'hidrogen. 

- Major estabilitat front un ambient enzimàtic.

- Major estabilitat química que l'ADN i l'ARN. 

Estructures de el ADN, APN i una proteïna comparades entre si

Encara que presenta aquestes magnifiques característiques; a diferencia de l'ARN i la proteïna no presenta una funció catalitzadora o enzimàtica. Tampoc en comparació amb els àcids nucleics presenta totes les característiques necessaries, ja que moltes vegades les dues cadenes complementaries de l'APN resulten difícils de separar, per la seua pròpia duplicació.

Supose que els científics volen trobar eixa biomolècula que tinga la capacitat de transferir-se, recopilar-se a si mateixa, tindre una funció catalitzadora i, a més a més, posseir l'estructura de les proteïnes. Així, no pararan de estudiar, buscar i experimentar per trobar la solució a totes les preguntes que envolten l'origen de la vida.  

l'origen de la vida (I): La Terra Primitiva

Les circumstancies propícies i les condicions ambientals per la qual la sopa primitiva prebiòtica van sofrir reaccions químiques, que conduirien a desenvolupar una progressiva complexitat en elles (macromolècules), és el que anomenem la Terra Primitiva.

Terra Primitiva

Va ser gràcies a Stanley Miller i els seus experiments en l'origen de la química prebiòtica, que vam fer grans desenvolupaments en aquest tema, i gràcies concretament al experiment clàssic que realitza Miller al 1952 sobre la síntesis de compostos orgànics de la Terra Primitiva.

Stanley Miller

Miller és va dedicar a dissenyar experiments de laboratori per provar les hipòtesis propostes o elaborar altres. Ell no podia estudiar a la geologia per obtindre un registre directe dels origens de la vida; ja que les roques sedimentaries més antigues que coneixem son de fa uns 3800 Ma, i ja mostren indicis de activitat biològica.

Així, quan ell era un estudiant universitari diplomàtic, mentre treballava en el laboratori de Harold Urey (Premi Nobel de Química), en d'universitat de Chicago va fer el experiment pel que és conegut.  Ell pretenia reproduir un microcosmos de la Terra Primitiva. Per fer això, va utilitzar dos recipients de vidre, que simulaven l'atmosfera i l'oceà primitiu; connectant-ho mitjançam tubs.

Xemeneies Submarines

Va utilitzar al recipient "atmosfera" una barreja de gases que suposadament formaven l'atmosfera primitiva: metà, amoníac, hidrogen i vapor d'aigua. Ell és va central molt en la "recepta" de la atmosfera, ja que sols funcionaria si l'atmosfera es forment reductora. És a dir, si aquesta desproveïda de oxigen i te una gran quantitat de hidrogen, metà o amoníac. Encara que en els últims anys, noves dades sobre la composició de l'atmosfera primitiva, diuen que és menys reductora del que Miller va suposar, i si és repeteix el experiment amb gases menys reductors s'obtenen pitjors resultats. També en els últims anys; proposen una alternativa al experiment de Miller, ja que no pensen que va tindre lloc en l'atmosfera-oceà, si no a les xemeneies hidrotèrmiques marines. Aquesta hipòtesis és basa en els resultats de l'activitat volcànica submarina, l'aigua calenta arrossega quan ix una gran quantitat de substancies minerals que reaccionen en un ambient sense oxigen.

Com va funcionar la simulació experimental de Miller?

Dibuix de l'experiment de Miller

Com ja havien dit abans; va utilitzar al recipient "atmosfera" una barreja de gases que suposadament formaven l'atmosfera primitiva: metà, amoníac, hidrogen i vapor d'aigua. En l'altre recipient, és simulava l'oceà, va posar 200 mL d'aigua bullint, i així els gasos es mourien pel tub que estava fred. El vapor és condensava al refredar-s'hi i és tornava el oceà, on tornava a bullir. A més, a més l'atmosfera rebia descarregues elèctriques continues.

Va mantindre el procés durant un dies i l'oceà canvià de color. Miller analitzà el contingut i va trobar un resultat espectacular, set aminoàcids i diversos àcids grassos.

Aquest experiment va impactar i impacta a la comunitat científica; ja que va ser un gran descobriment per apropar-se al misteris de l'origen de la vida.

Per més informació consulteu la Revista Mètode.

Més pròxims al VIH

A principis de 1980, hospitals de diferents parts del món van començar a rebre pacients portadors d'una rara malaltia nova, encara que no va ser fins 1984 que la van considerar una pandèmia. Aquesta malaltia és la que hui en dia anomenem; Sida (Acquired Immune Deficiency Syndrome).

Va ser en aquell mateix any, 1984, que dos científics francesos van aconseguir aïllar el virus de la sida, i abans de que publicaren les dades, un nord-americà va demanar les mostres al laboratori francés. Aquest va ser qui va llançar la notícia que havia descobert el virus, que havia realitzat la primera prova de detenció i els primers anticossos per a combatre a la malaltia. Açò va portar diverses controversies legals, i encara que decidiren compatir patents, el descobriment es va atribuir als dos investigadors originals que van aïllar el virus (els concediren un Premi Nobel conjunt al 2008, reconeixent-los com autèntics descobridors del virus). En 1986 el virus va ser denominat VIH (virus d'immunodeficiència humana).

Virions de VIH-1 (en verd) sellants en la superficie de un linfocit. 

La segona mitat de la dècada va transcórrer amb l'aïllament social cap als infectats inclús per part dels seus familiars i amics, fonamentalment per la por de contraure el virus i fruit del desconeixement de les formes de contagi, entre altres motius.

Afortunadament; la situació de la Sida ha canviat. S'ha avançat moltíssim respecte VIH, encara que no podem oblidar que el tractament del que disposem hui en dia, desafortunadament ni cura ni prevé l'infecció, i sols està disponible a Occident, és a dir, una part molt petita dels affectats. Aquest tractament amb antirretrovírics ha fet que als països del primer món siga una malaltia crònica, encara existixen grans pandèmies a països de África. Aquest és el preu que tenen que pagar pel elevat cost dels medicaments, les infraestructures sanitàries dèbils o insuficients i la falta de diners.

Representació dels percentatge d'afectats pel Sida.


  

Fa pocs dies és va publicar a la revista Nature un nous descobriments sobre l'enganxall proteic del VIH. Podem llegir l'article en castellà ací:

Nuevos descubrimientos del Enganche Proteico

En l'article explica, aquest nou descobriment que un equip de científics dels EUA ha revelat. Estudiant el canvi en l'estructura molecular de les proteïnes que utilitza el virus de la Sida per unir-se a les membranes de les cèl·lules i infectar pot ajudar a dissenyar vacunes per tractar la malaltia.

Encara no sabem si açò, serà la clau per la cura del VIH, però el que sabem segur és que estem més pròxims a ella.

Recordeu que l'1 de desembre de cada any, és el Dia Mundial de la Sida, portant un llaç roig mostres el teu suport a la lluita contra la Sida i et solidaritzes amb les víctimes de l'enfermetat i els portadors del VIH.